物理必修 第三册2 实验:练习使用多用电表课时作业
展开一、实验原理与方法
1.认识多用电表
下图为一种多用电表的外形图。
2.使用多用电表
(1)机械调零:用小螺丝刀轻轻转动表盘下面的机械调零螺丝,使指针处于左端零刻度位置。
(2)选好正确挡位及量程:测量前一定要明确测量的物理量,然后转动选择开关,确定挡位并选择一个合适的量程。
(3)正确接入测量电路:正确选好挡位和量程后,将红、黑表笔接入电路。
①测量电压时要与电路并联。
②测量电流时要与电路串联。
③测量电阻时,应将电阻与其他电路断开,测量前先将多用电表的选择开关旋至欧姆挡,选择合适的倍率挡,将两表笔短接,进行欧姆调零,若需要换挡时,必须重新进行欧姆调零。
④测量完毕,应将选择开关置于“OFF”挡或交流电压的最高挡,并拔出表笔,若长期不用,还应将电池取出。
二、实验器材
多用电表、电学黑箱、直流电源、开关、导线若干、小灯泡、二极管,定值电阻(大、中、小)三个。
三、实验步骤
1.测电阻
使用多用电表测电阻的步骤。
(1)机械调零:使用前若表针没有停在左端“0”刻度位置,要用螺丝刀转动指针定位螺丝,使指针指向零刻度。
(2)选挡:估计待测电阻的大小,旋转选择开关,使其尖端对准欧姆挡的合适倍率。
(3)欧姆调零:将红、黑表笔短接,调节欧姆调零旋钮,使指针指在表盘右端“0”刻度处。
(4)测量读数:将两表笔分别与待测电阻的两端接触,表针示数乘以倍率即为待测电阻阻值。
(5)测另一电阻时重复(2)(3)(4)三步。
(6)实验完毕:应将选择开关置于“OFF”挡或交流电压最高挡。
2.测量通过小灯泡的电流及它两端的电压
(1)测量小灯泡的电流
①多用电表直流电流挡与电流表原理相同,测量时应使电表与待测电路串联。
②红表笔插入“+”插孔,黑表笔插入“-”插孔。测量时,使电流从红表笔流入(即红表笔接与电源的正极相接的一端),从黑表笔流出(即黑表笔接与电源负极相接的一端),如图所示。
③需要注意多用电表直流电流挡是毫安挡,不能测量比较大的电流。
④选择适当的量程,使指针偏转角尽量大一些,这样测量结果相对较准。
(2)测量小灯泡电压
①将功能选择开关旋转到直流电压挡。
②根据待测电压的估计值选择量程。如果难以估计待测电压值,应按照由大到小的顺序,先将选择开关旋转到最大量程上试测,然后根据测量出的数值,重新确定适当的量程再进行测量。
③测量时,用红、黑测试表笔使多用电表跟待测电路并联,注意使电流从“+”插孔流入多用电表,从“-”插孔流出多用电表,检查无误后再闭合开关S,如图所示。
④根据挡位所指的量程以及指针所指的刻度值,读出电压表的示数。
3.测量二极管的正、反向电阻
二极管的全称叫晶体二极管,是用半导体材料制成的电子元件,它有两根引线,一根叫正极,另一根叫负极,二极管的表示符号如图所示。
(1)二极管的单向导电性。
电流从正极流入时电阻比较小,处于导通状态,相当于一个接通的开关;电流从负极流入时电阻比较大,相当于一个断开的开关。
(2)测量正向电阻。
将多用电表的选择开关旋至低倍率的电阻挡,进行欧姆调零,将黑表笔接二极管正极,红表笔接二极管负极,把读得的数值乘以电阻挡倍率,即为二极管的正向电阻。
(3)测量反向电阻。
将多用电表的选择开关旋至高倍率的电阻挡,进行欧姆调零,将黑表笔接二极管负极,红表笔接二极管正极,把读得的数值乘以电阻挡倍率,即为二极管的反向电阻。
四、误差分析
1.电池用旧后,电动势会减小,内电阻会变大,致使电阻测量值偏大,要及时换电池。
2.欧姆表的表盘刻度不均匀,估读时易带来误差。
3.由于欧姆表刻度的非线性,表头指针偏转过大或过小都会使误差增大,因此要选用恰当挡位,使指针指中值附近。
4.读数时的观测易形成偶然误差,要垂直表盘正对指针读数。
五、注意事项
1.用多用电表电压挡、电流挡测电压、电流时要注意红、黑表笔分别与电源的正、负极相连。
2.需要注意多用电表直流电流挡是毫安挡,不能测量比较大的电流。选择适当的量程,使指针偏转角尽量大一些,这样测量结果相对较准。
3.测电阻时应注意的问题
(1)选挡后要进行欧姆调零。
(2)换挡后要重新进行欧姆调零。
(3)被测电阻要与电源等其他元件分离,不能用手接触表笔的金属杆。
(4)被测电阻阻值等于指针示数乘以倍率。
(5)使用后,要将两表笔从插孔中拔出,并将选择开关旋至“OFF”挡或交流电压最高挡,若长期不用,应将电池取出。
(6)选择倍率时,应使指针尽可能指在中央刻度线附近。
【典例1】 用多用电表进行了几次测量,指针分别处于a、b的位置,如图所示。若多用电表的选择开关处于下面表格中所指的挡位,a和b的相应读数是多少?请填在表格中。
[解析] 读取直流电压、电流时看表盘正中央的那条刻度均匀的刻度线。对于直流100 mA电流挡,每大格为20 mA,每小格表示2 mA,图中a处指针对应1大格加1.3小格,所以读数是22.6 mA;对于5 V电压挡,每大格为1 V,每小格表示0.1 V,所以读数是1.13 V;测量电阻时读最上面的一条刻度线,所以读数是310 Ω。
[答案] 22.6 1.13 310
【典例2】 (1)用多用电表的欧姆挡测量阻值约为几十千欧的电阻Rx,以下给出的是可能的实验操作步骤,其中S为选择开关,P为欧姆挡调零旋钮。把你认为正确步骤前的字母按合理的顺序填写在下面的横线上。
a.将两表笔短接,调节P使指针对准刻度盘上欧姆挡的0刻度,断开两表笔
b.将两表笔分别连接到被测电阻的两端,读出Rx的阻值后,断开两表笔
c.旋转S使其尖端对准欧姆挡×1 k
d.旋转S使其尖端对准欧姆挡×100
e.旋转S使其尖端对准交流500 V挡,并拔出两表笔
正确的步骤顺序为: 。
根据如图所示指针位置,此被测电阻的阻值约为 Ω。
(2)下述关于用多用电表欧姆挡测电阻的说法中正确的是 。
A.测量电阻时,如果指针偏转过大,应将选择开关S拨至倍率较小的挡位,重新调零后测量
B.测量电阻时,如果红、黑表笔分别插在负、正插孔,则会影响测量结果
C.测量电路中的某个电阻时,应把该电阻与电路断开
D.测量阻值不同的电阻时,都必须重新调零
[解析] (1)测量几十千欧的电阻Rx,我们一般选择较大的挡位先粗测,使用前应先进行欧姆调零,然后依据欧姆表的示数,再更换挡位,重新欧姆调零,再进行测量。使用完毕应将选择开关置于“OFF”位置或者交流电压最高档,拔出表笔。欧姆表的示数乘以相应挡位的倍率即为待测电阻的阻值30 kΩ。
(2)欧姆挡更换规律“大小,小大”,即当指针偏角较大时,表明待测电阻较小,应换较小的挡位,反之应换较大的挡位,故A正确;在多用电表选用“Ω”挡时,红、黑表笔插在哪个接口其实并不影响测量结果,B错误;用多用电表“Ω”挡,只能测孤立电阻(不能测含电源电路),故C正确;用多用电表“Ω”挡测电阻时只需在换挡时调零,所以D错误。
[答案] (1)cabe 30 000 (2)AC
使用多用电表时的注意事项
(1)极性:对于两表笔,红正黑负。
(2)功能:要明白测什么,对应什么功能区。
(3)调零:测电阻时需要进行两次调零,即机械调零与欧姆调零,并注意每次换挡后必须重新欧姆调零。
(4)根据测量项目,选择对应的刻度盘。
(5)直流电流和电压刻度是均匀的,读数时共用,但需按比例计算,如取5 mA量程读数时可利用满刻度数值为“50”的刻度线,只是“50”相当于“5 mA”。
(6)用欧姆挡测电阻的阻值为:读数×倍率。
【典例3】 (多选)在如图所示的电路中,闭合开关S时,灯不亮,已经确定是灯泡断路或短路引起的,在不能拆开电路的情况下(开关可闭合,可断开),现用一个多用电表的直流电压挡、直流电流挡和欧姆挡分别对故障电路作了如下检查并做出判断(如下表所示):
以上操作和判断正确的是( )
A.1 B.2
C.3 D.都不正确
AC [选直流电压挡时,红、黑表笔分别接高、低电势点,若指针偏转,说明a、b两点有电压,其他地方完好而a、b之间有断路;若指针不偏转,说明a、b两点电势相等,a、b之间必短路,1正确;选欧姆挡时,已启用欧姆表内电源,必须将外电路电源断开,故2是错误的;而3显然正确,故选项A、C正确。]
在用多用电表的电压挡进行测量电压时,一定要先从量程大的电压挡开始测量,在满足量程的条件下,量程越小越好,这样可以使示数明显,减少测量误差。在用电压挡去判断断路时,无示数,说明测量点等电势,即测量点是通路,否则测量点间肯定有断路。在用欧姆挡去测量判断断路时,首先要断开测量电路,然后再进行测量,如有示数,则测量点间是通路,无示数则为断路。
1.(多选)用多用电表测电阻,下列说法中正确的是( )
A.测电阻时,要把选择开关旋转到欧姆挡上
B.若把选择开关旋转到欧姆挡的“×1”挡上,准确调零后,测量电阻,指针恰指在刻度30和50的正中央,则待测电阻的阻值正好为40 Ω
C.测电阻时,指针偏转角度越小,待测的电阻值就越大
D.若多用电表内没有安装电池,就不能用来测电阻
ACD [使用多用电表应将选择开关旋至测量项目上,且挡位要合理,测电阻时,选择开关旋转到欧姆挡上,A正确;欧姆表刻度不均匀,指针指在刻度30和50正中央时待测电阻阻值小于40 Ω,B错误;测电阻时,指针偏转角度越小,越靠左边,待测电阻阻值越大,C正确;测电阻时多用电表内有一节干电池,否则指针无偏转,D正确。]
2.甲、乙两同学使用欧姆挡测同一个电阻时,他们都把选择开关旋到“×100”挡,并能正确操作。他们发现指针偏角太小,于是甲就把选择开关旋到“×1k”挡,乙把选择开关旋到“×10”挡,但乙重新调零,而甲没有重新调零,则以下说法正确的是( )
A.甲选挡错误,而操作正确
B.乙选挡正确,而操作错误
C.甲选挡错误,操作也错误
D.乙选挡错误,而操作正确
D [指针偏转角度小说明通过表头的电流较小,待测电阻的阻值大,所以甲的选挡正确,换挡后,需调零后才能再次测量电阻值,所以乙的操作是正确的,D正确。]
3.如图所示电路的三根导线中,有一根是断的,电源、电阻R1、R2及另外两根导线是好的。为了查出断导线,某同学想先用多用电表的红表笔连接在电源的正极a,再将黑表笔连接在电阻R1的b端和R2的c端,并观察多用电表指针的示数。在下列选项中,符合操作规程的是( )
A.直流10 V挡 B.直流0.5 A挡
C.直流2.5 V挡 D.欧姆挡
A [因为被检测的电路为含电源电路,所以选用欧姆挡一定不可。由于电路中电源电动势为6 V,所以选用直流2.5 V挡也不安全。估测电路中电流,最大值可能为Im=eq \f(E,R2)=eq \f(6,5) A=1.2 A,所以选用直流0.5 A挡也不对,只有选用直流10 V挡,A正确。]
4.关于多用电表欧姆挡的使用,
(1)测量电阻时,如果选择“×10”挡位发现指针偏转过大,应将选择开关S拨至倍率 的挡位,重新进行 后测量。
(2)如图为一正在测量中的多用电表表盘。
①如果是用“×10”挡测量电阻,则读数为 Ω。
②如果是用直流5 V挡测量电压,则读数为 V。
[解析] (1)测量电阻时如果指针偏转过大,所选挡位太大,应换小挡,应将选择开关S拨至倍率较小的挡位,即为×1,并重新进行欧姆调零后测量。
(2)如果是用“×10”挡测量电阻,由图示表盘可知,其读数为30×10 Ω=300 Ω。
如果是用直流5 V挡测量电压,由图示表盘可知,其分度值为0.1 V,其读数为2.22 V。
[答案] (1)×1 欧姆调零 (2)①300 ②2.22
5.(2021·广东卷)某小组研究热敏电阻阻值随温度的变化规律。根据实验需要已选用了规格和量程合适的器材。
(1)先用多用电表预判热敏电阻阻值随温度的变化趋势。选择适当倍率的欧姆挡,将两表笔 ,调节欧姆调零旋钮,使指针指向右边“0 Ω”处。测量时观察到热敏电阻温度越高,相同倍率下多用电表指针向右偏转角度越大,由此可判断热敏电阻阻值随温度的升高而 。
(2)再按图连接好电路进行测量。
①闭合开关S前,将滑动变阻器R1的滑片滑到 端(选填“a”或“b”)。
将温控室的温度设置为T,电阻箱R0调为某一阻值R01。闭合开关S,调节滑动变阻器R1,使电压表和电流表的指针偏转到某一位置。记录此时电压表和电流表的示数、T和R01。断开开关S。
再将电压表与热敏电阻C端间的导线改接到D端,闭合开关S。反复调节R0和R1,使电压表和电流表的示数与上述记录的示数相同。记录此时电阻箱的阻值R02。断开开关S。
②实验中记录的阻值R01 R02(选填“大于”“小于”或“等于”)。此时热敏电阻阻值RT= 。
(3)改变温控室的温度,测量不同温度时的热敏电阻阻值,可以得到热敏电阻阻值随温度的变化规律。
[解析] (1)使用多用电表的欧姆挡前应先欧姆调零,即将两表笔短接。温度越高,相同倍率下多用电表的指针向右偏转的角度越大,则电阻阻值越小,故热敏电阻的阻值随温度的升高而减小。
(2)①闭合开关前,为了保护电路,应该将滑动变阻器的滑片移到b端。②将电压表与热敏电阻C端间的导线改接到D,调节滑动变阻器和电阻箱,使电压表和电流表的示数与改接前一致,则R01=R02+RT,所以R01>R02,RT=R01-R02。
[答案] (1)短接 减小 (2)①b ②大于 R01-R02
6.(1)参考多用电表面板完成下列填空:用多用电表测直流电流时,应把选择开关旋至标有 处,并把多用电表 连接到被测电路中;若测直流电压时,应把选择开关旋至标有 处,并把多用电表与被测电路
联。测直流电压和电流时,都必须把红表笔接在电势 处,即电流从 表笔流进多用电表。
(2)如图为一正在测量中的多用电表表盘。
①如果是用“×10”挡测量电阻,则读数为 Ω。
②如果是用直流10 mA挡测量电注以,则读数为 mA。
③如果是用直流5 V挡测量电压,则读数为 V。
[解析] (1)用多用电表测直流电流时,选择开关应置于标有“mA”处,且把电表串联接入被测电路中;测直流电压时,把选择开关置于标有“V”处,且并联于被测电路两端,因红表笔与表头正接线柱相连,黑表笔与表关负接线柱相连,因此测直流电压和直流电流时,都必须把红表笔接在电势高处,即电流从红表笔进入多用电表。
(2)用多用电表测电流或电压时,只需要根据旋钮所指示的量程看相对应的刻度线,根据读数规则(一般估读到百分位),直接读出指示的读数即可,而欧姆表的刻度指示数乘以旋钮指示的挡位倍率,才是电阻的测量值。
①因为选的是“×10”挡,所以读数为7.0×10 Ω=70 Ω。
②因为用直流10 mA挡测电流,所以对应的读数为7.2 mA(注意从直流刻度区读)。
③用直流5 V挡测电压时,电压为3.60 V。
[答案] (1)mA 串 V 并 高 红 (2)①70 ②7.2 ③3.60
7.(1)某同学用多用电表的欧姆挡来测量一电阻阻值,先将选择开关旋至倍率“×10”挡,红、黑表笔短接调零后进行测量,结果发现欧姆表指针如图所示,则此电阻的阻值为 Ω。
(2)实验桌上放着晶体二极管、电阻、电容器各一只,性能均正常,外形十分相似,现将多用电表转换开关拨到电阻“×100”挡,并重新进行欧姆调零后,分别测它们的正负电阻加以鉴别:
测甲元件时,R正=R反=0.5 kΩ;
测乙元件时,R正=0.5 kΩ,R反=100 kΩ;
测丙元件时,开始指针偏转到0.5 kΩ,接着读数逐渐增加,最后停在表盘最左端。
则甲、乙、丙三个元件分别是 。
A.电容器、电阻、晶体二极管
B.电阻、电容器、晶体二极管
C.电阻、晶体二极管、电容器
D.晶体二极管、电阻、电容器
[解析] (1)欧姆表指针指示刻度为26,选择开关旋到“×10”挡,即倍率为×10,则最后读数为10×26 Ω=260 Ω。
(2)测甲元件时,R正=R反=0.5 kΩ,说明正反接电阻一样,所以甲元件是电阻;测乙元件时,R正=0.5 kΩ,R反=100 kΩ,说明正向接时阻值较小,反向接时阻值较大,因此乙元件是晶体二极管;测丙元件时,开始指针偏转到0.5 kΩ,接着读数逐渐增加,最后停在表盘最左端,说明刚开始时正在给电容器充电,阻值较小,当稳定后阻值会很大,则丙元件是电容器。故选C。
[答案] (1)260 (2)C
学习任务
1.认识多用电表表盘刻度特点和各测量功能区域。
2.会用多用电表测量电压、电流、电阻。
3.会用多用电表测量二极管的正反向电阻。
指针位置
选择开关所处挡位
读数
a
直流电流100 mA
mA
直流电压5 V
V
b
电阻×100
Ω
次序
操作步骤
现象和结论
1
闭合开关,选直流电压挡,红、黑表笔分别接a、b
指针偏转,灯断路;指针不偏转,灯短路
2
闭合开关,选欧姆挡,红、黑表笔分别接a、b
指针不动,灯断路;指针偏转,灯短路
3
断开开关,选欧姆挡,红、黑表笔分别接a、b
指针不动,灯断路;指针偏转最大,灯短路
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